Національний університет “Львівська політехніка” Інститут комп’ютерних наук та інформаційних технологій
Звіт Лабораторна робота №4 “Дослідження транзисторних підсилювальних каскадів” МЕТА РОБОТИ: Експерементальне визначення амплітудної та амплітудно-частотної характеристики однокаскадного підсилювача на БП транзисторі та визначення по них коефіцієнта підсилення та коефіцієнта частотних перекручень. ТЕОРЕТИЧНА ЧАСТИНА Біполярні транзистори (БТ) широко використовуються в радіоелектронній апаратурі для підсилення напруги, струму та відповідно потужності електричних сигналів. З фізичних основ роботи біполярних транзисторів відомо, що підсилення можна одержати при роботі транзистора в активному режимі. Для забезпечення активного або, як ще його називають, підсилювального режиму роботи БТ на його електроди необхідно подати відповідне живлення, тобто відповідні постійні струми і напруги. Їх значення можна вибрати на основі вхідних та вихідних статичних вольт-амперних характеристик (ВАХ) БТ. Розглянемо, як забезпечується підсилення електричних сигналів на прикладі біполярниго транзистора типу npn із спільним емітером. Для цього підімкнемо між колектором і емітером транзистора джерело напруги ЕЖ через резистор RK, як зображено на рис. 1.
Рис.1. Схема вмикання біполярного транзистора в простих підсилювачах Полярність джерела ЕЖ встановимо такою, щоб колекторний перехід транзистора був зміщений в зворотному напрямі, тобто так, як це вимагається для активного режиму. Резистор RK вмикаємо в схему з метою обмеження величини максимального струму колекторного кола, а також для розділення виходу схеми і джерела живлення ЕЖ. Значення постійного струму та постійної напруги колектора, які виникнуть внаслідок підмикання джерела еж, можна визначити на основі рівняння, записаного за другим законом Кіргофа для колекторного кола:
(1) Струм колектора, який входить в дане рівняння, в загальному випадку е нелінійною функцією від колекторної напруги і задається, як правило, графічно, тобто у вигляді вихідних статичних (ВАХ) транзистора (рис.2). Отже, розв’язування даного рівняння необхідно проводити графічно. Для цього рівняння (1) переписують як
(2) і відкладають його ліву та праву частину у вигляді графіків. Ліва частина даного рівняння зображена на рис. 2б у вигляді вихідних статичних ВАХ БТ. Права частина рівняння (2) являє собою пряму, яку можна побудувати на вихідних ВАХ за двома точками, наприклад: (
;
) та (
;
). Дану пряму називають навантажувальною прямою. Положення навантажувальної прямої на вихідних ВАХ БТ визначається опором резистора RK та напругою джерела ЕЖ, які потрібно вибирати так, щоб ця пряма проходила нижче від кривої, яка відповідає максимальній потужності транзистора Pmax, та не перевищувала максимально допустимих значень напруги і струму колектора UKE і IKmax. Виходячи з цього, опір резистора RK для транзисторів малої потужності повинен складати 0,2 ... 5,0 кОм, а для транзисторів середньої потужності – біля 100 Ом.
а) б) Рис.2. Вхідні та вихідні статичні ВАХ БТ Навантажувальна пряма перетинає вихідні статичні ВАХ БТ (рис. 2 б) в багатьох точках. Отже, для отримання розв’язку рівняння (2) потрібно задатись величиною постійного струму бази. Для його вибору побудуємо на основі точок перетину навантажувальної прямої і вихідних ВАХ БТ передавальну характеристику транзистора, тобто залежність
. На цій характеристиці (рис. 3) можна виділити лінійну (АВ) та не лінійну (ВС) ділянки. Для того, щоб отримати підсилення сигналу без спотворень, значення постіного струму бази (
) необхідно вибрати так, щоб воно лежало посередині лінійної ділянки АВ, наприклад, в точці D. Цій точці відповідатиме постійний струм колектора
. Відкладемо значення
та
на вхідних та на вихідних ВАХ БТ, зображених на рис. 2. В результаті отримаємо постійні значення напруги
та
, які необхідно подати на базу і на колектор, щоб ввести транзистор в активний режим роботи.
Рис.3. Передавальна характеристика біполярного транзис...